Le nouveau matériau solaire le plus excitant peut-il être à la hauteur de son battage médiatique ?

Alors que les pérovskites ont le potentiel d’atteindre des rendements élevés (le record du monde pour une cellule à pérovskite seulement est d’un peu plus de 25 %), la plupart des cellules à pérovskite les plus performantes aujourd’hui sont minuscules – moins d’un pouce de large.

La mise à l’échelle rend plus difficile l’atteinte des limites potentielles d’efficacité. À l’heure actuelle, les panneaux de Saule, qui font un mètre de large, atteignent environ 10 % d’efficacité. Ceci est éclipsé par les panneaux de silicium commerciaux de tailles similaires, qui atteignent généralement une efficacité d’environ 20 %.

Olga Malinkiewicz, fondateur et directeur de la technologie de Saule, affirme que l’objectif de l’entreprise était de sortir une cellule solaire uniquement à base de pérovskite, et que les rendements inférieurs n’auront pas d’importance si la technologie est suffisamment bon marché.

Saule essaie d’aller là où les panneaux solaires en silicium ne le feront pas : sur des toits qui ne peuvent pas supporter le poids de lourds panneaux vitrés, ou vers des applications plus spécialisées, telles que les stores solaires, que la société teste actuellement.

Alors que Saule lance des produits à couche mince pour des applications plus spécialisées, d’autres sociétés espèrent battre, ou du moins rejoindre, le silicium à son propre jeu. basé au Royaume-Uni Oxford PV incorpore des pérovskites dans des cellules combinées pérovskite-silicium.

Étant donné que le silicium absorbe la lumière vers l’extrémité rouge du spectre visible et que les pérovskites peuvent être réglés pour absorber différentes longueurs d’onde, le revêtement d’une couche de pérovskite sur les cellules de silicium permet aux cellules combinées d’atteindre des rendements plus élevés que le silicium seul.

Les cellules combinées d’Oxford PV sont lourdes et rigides, comme les cellules au silicium uniquement. Mais comme elles ont la même taille et la même forme, les nouvelles cellules peuvent facilement s’insérer dans des panneaux pour les panneaux de toit ou les fermes solaires.

Oxford PV combine la pérovskite et le silicium pour créer des cellules solaires à haut rendement.

OXFORD PV

Cas Chris, directeur de la technologie d’Oxford PV, affirme que la société se concentre sur la réduction du coût actualisé de l’électricité, une mesure qui prend en compte les coûts d’installation et de fonctionnement d’un système. Alors que la superposition de pérovskites sur du silicium augmente le coût de fabrication, il dit que le coût actualisé de la cellule combinée devrait chuter en dessous du silicium au fil du temps, car ces nouvelles cellules sont plus efficaces. Oxford a établi plusieurs records mondiaux d’efficacité pour ce type de cellule au cours des dernières années, atteignant plus récemment 29,5 %.

Semiconducteur Microquanta, une entreprise chinoise de pérovskite basée à Hangzhou, s’inspire également des cellules solaires au silicium. L’entreprise fabrique des panneaux à partir de cellules rigides recouvertes de verre et fabriquées avec des pérovskites.

L’usine pilote de Microquanta a ouvert ses portes en 2020 et devrait atteindre 100 mégawatts de capacité d’ici la fin de l’année, selon Buyi Yan, directeur de la technologie de l’entreprise. L’entreprise a installé des panneaux de démonstration sur plusieurs bâtiments et fermes solaires dans toute la Chine.

Résoudre la stabilité

La stabilité des pérovskites s’est améliorée de quelques minutes à quelques mois en l’espace de quelques années. Mais la plupart des cellules silicium installées aujourd’hui ont une garantie d’environ 25 ans, un objectif que les pérovskites ne sont peut-être pas encore en mesure d’atteindre.

Les pérovskites sont particulièrement sensibles à l’oxygène et à l’humidité, qui peuvent interférer avec les liaisons dans le cristal, empêchant les électrons de se déplacer efficacement à travers le matériau. Les chercheurs ont travaillé pour améliorer la durée de vie des pérovskites, à la fois en développant des recettes de pérovskites moins réactives et en trouvant de meilleures façons de les emballer.

Oxford PV, Microquanta et Saule disent tous avoir résolu le problème de stabilité, au moins assez bien pour vendre leurs premiers produits.

L’estimation des performances à long terme des cellules solaires se fait généralement par des tests accélérés, en plaçant les cellules ou les panneaux dans des conditions extrêmement stressantes pour simuler des années d’usure. La série de tests la plus courante pour les cellules au silicium d’extérieur est une série appelée IEC 61215.